基于户外工程机械施工设备双供电系统及控制方法与流程

本发明属于工程机械施工设备供电系统，具体涉及基于户外工程机械施工设备双供电系统及控制方法。

背景技术：

1、工程机械属于户外施工设备，传统的户外施工工程机械设备一般采用发动机带发电机作为直流电源，给整车电控系统提供电源。当发动机启动时，由铅酸蓄电池提供启动电源，启动发动机后，发电机供整车电气系统和蓄电池充电。当发动机不启动时，钥匙开关启动到上电档，整车电气系统由蓄电池供电。当设备户外动力系统停机时或者休息时间，操作手采用蓄电池供电，启动空调等大功率器件进行供暖或者降温时，耗电量较大，容易造成蓄电池亏电；启动发动机则会提高设备油耗，并且由很大噪音，降低驾驶人员的现场体验和舒适性。如果单纯的增加电池容量，通过直流电动机充电，最终还是以提高油耗为代价达到效果。

2、申请号202320697286.8专利公开了车辆供电系统及车辆，具体公开了包括第一蓄电池、第二蓄电池、发电部和电源管理器，通过电源管理器能够为第一蓄电池和第二蓄电池充电，还包括太阳能发电模组，通过mppt模块控制太阳发电模组的充电电压为两个蓄电池充电，第一蓄电池通过第一接口给12v负载供电，第二蓄电池通过第二接口给24v负载供电；上述专利根据是否有负载需求控制相应的蓄电池为负载供电，当太阳能发电不足，发电机未启动时，若其中一个蓄电池电量不足，则无法为对应的负载供电，两个蓄电池之间没有相应的充电控制逻辑，只能由外部的供电设备为两个蓄电池进行充电，并且也无法对两个蓄电池的电池状态进行实时监测。

3、为此，本发明要解决的技术问题为：上述专利的两个蓄电池只能由外部的供电设备为其充电，且蓄电池只能为对应的负载供电，供电系统不能实时监测两个蓄电池的电池状态，无法利用电池状态对电池和负载精确的供电。

技术实现思路

1、为解决上述专利的两个蓄电池只能由外部的供电设备为其充电，且蓄电池只能为对应的负载供电，供电系统不能实时监测两个蓄电池的电池状态，无法利用电池状态对电池和负载精确的供电的技术问题，本发明提供基于户外工程机械施工设备双供电系统及控制方法。

2、具体方案如下：

3、基于户外工程机械施工设备双供电系统，包括太阳能供电系统和发电机供电系统；

4、所述太阳能供电系统包括太阳能板，所述太阳能板连接太阳能控制器，所述太阳能控制器串联连接磷酸铁锂电池b1；所述磷酸铁锂电池b1、第一直流接触器km1的一端、第二直流接触器km2的一端均并联连接；

5、所述第二直流接触器km2的另一端连接隔离稳压模块w1的一端，所述隔离稳压模块w1的另一端连接至负载；

6、所述第一直流接触器km1的另一端连接dc-dc隔离稳压模块w3的一端，所述dc-dc隔离稳压模块w3的另一端并联连接铅酸蓄电池b2；

7、所述发电机供电系统包括发动机/发电机，所述发动机/发电机连接铅酸蓄电池b2，所述铅酸蓄电池b2、dc-dc隔离稳压模块w2的一端、电池监测模块均并联连接；所述dc-dc隔离稳压模块w2的另一端连接供电电源控制器，所述供电电源控制器与第三直流接触器km3并联连接；所述第三直流接触器km3的另一端连接至负载。

8、所述隔离稳压模块w1通过第一单向二极管d1连接至负载；所述dc-dc隔离稳压模块w3通过第三单向二极管d3并联连接铅酸蓄电池b2；所述发动机/发电机通过第六单向二极管d6连接铅酸蓄电池b2；所述第三直流接触器km3的另一端通过第二单向二极管d2连接至负载。

9、所述磷酸铁锂电池b1还通过第五单向二极管d5连接第一负极双控断路开关s3，所述第二直流接触器km2还并联连接第一应急手动开关s1；所述铅酸蓄电池b2还通过第四单向二极管d4连接第二负极双控断路开关s4，所述第三直流接触器km3还并联连接第二应急手动开关s2。

10、所述磷酸铁锂电池b1自带bms电池管理系统，所述bms电池管理系统、电池检测模块均与供电电源控制器实时通讯；bms电池管理系统还与太阳能控制器实时通讯。

11、基于户外工程机械施工设备双供电系统的控制方法，具体为：bms电池管理系统将磷酸铁锂电池b1电量信息上传至can总线上，供电电源控制器根据发动机状态信息、磷酸铁锂电池b1电量信息、以及电池检测模块的信息做出逻辑判断和控制；发动机未启动时充电条件如下：

12、当磷酸铁锂电池b1电量大于等于95%，且铅酸蓄电池b2电池电压大于等于dc24v时，太阳能控制器断开充电内部开关，停止给电池充电；

13、当磷酸铁锂电池b1电量小于95%且大于等于80%，且铅酸蓄电池b2电池电压大于dc24v时，太阳能控制器工作，供电电源控制器控制第一直流接触器km1断开，此时不需要对铅酸蓄电池b2进行充电；

14、当磷酸铁锂电池b1电量小于95%且大于等于80%，且铅酸蓄电池b2电池电压小于dc24v时，供电电源控制器控制第一直流接触器km1闭合，对铅酸蓄电池b2进行充电；

15、当磷酸铁锂电池b1电量小于80%时，供电电源控制器控制第一直流接触器km1断开，太阳能控制器对磷酸铁锂电池b1进行充电，补充电能。

16、发动机未启动时系统供电如下：

17、当磷酸铁锂电池b1电量大于等于60%时，供电电源控制器控制第二直流接触器km2闭合，同时控制第三直流接触器km3互锁断开，由太阳能供电系统或是磷酸铁锂电池b1给系统供电；

18、当磷酸铁锂电池b1电量小于60%时，供电电源控制器控制第一直流接触器km1断开，电池检测模块上传铅酸蓄电池b2电压信息，铅酸蓄电池b2电压大于等于dc22v时，供电电源控制器控制第三直流接触器km3闭合，第二直流接触器km2互锁断开，由铅酸蓄电池b2给系统供电；

19、当电池检测模块上传铅酸蓄电池b2电压小于dc22v时，电源控制器将铅酸蓄电池b2电能不足信息发送给整车控制器，由整车控制器通声光报警提示操作员及时启动发动机充电。

20、发动机启动后，所述供电电源控制器控制第一直流接触器km1断开，太阳能控制器根据上述控制策略，单独对磷酸铁锂电池b1进行充电；发动机带动发电机，单独对铅酸蓄电池b2进行充电。

21、本发明的有益效果为：

22、本发明设有两套供电系统既可以单独工作，也可以配合工作；三套充电电路分别为太阳能充电回路、发电机充电回路和两个电池间的充电回路，本发明能够实时监测两个电池的状态，供电电源控制器根据两个电池状态、发电机状态选择相应的充电回路对电池充电，使得电池不过充，也不欠压，并且保证两个电池始终有电，根据不同的判断逻辑选择电池为负载供电。

技术特征：

1.基于户外工程机械施工设备双供电系统，其特征在于：包括太阳能供电系统和发电机供电系统；

2.根据权利要求1所述的基于户外工程机械施工设备双供电系统，其特征在于：所述隔离稳压模块w1通过第一单向二极管d1连接至负载；所述dc-dc隔离稳压模块w3通过第三单向二极管d3并联连接铅酸蓄电池b2；所述发动机/发电机通过第六单向二极管d6连接铅酸蓄电池b2；所述第三直流接触器km3的另一端通过第二单向二极管d2连接至负载。

3.根据权利要求1所述的基于户外工程机械施工设备双供电系统，其特征在于：所述磷酸铁锂电池b1还通过第五单向二极管d5连接第一负极双控断路开关s3，所述第二直流接触器km2还并联连接第一应急手动开关s1；所述铅酸蓄电池b2还通过第四单向二极管d4连接第二负极双控断路开关s4，所述第三直流接触器km3还并联连接第二应急手动开关s2。

4.根据权利要求1所述的基于户外工程机械施工设备双供电系统，其特征在于：所述磷酸铁锂电池b1自带bms电池管理系统，所述bms电池管理系统、电池检测模块均与供电电源控制器实时通讯；bms电池管理系统还与太阳能控制器实时通讯。

5.应用于权利要求1所述的基于户外工程机械施工设备双供电系统的控制方法，其特征在于：bms电池管理系统将磷酸铁锂电池b1电量信息上传至can总线上，供电电源控制器根据发动机状态信息、磷酸铁锂电池b1电量信息、以及电池检测模块的信息做出逻辑判断和控制；发动机未启动时充电条件如下：

6.根据权利要求5所述的基于户外工程机械施工设备双供电系统控制方法，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的基于户外工程机械施工设备双供电系统控制方法，其特征在于：发动机启动后，所述供电电源控制器控制第一直流接触器km1断开，太阳能控制器根据上述控制策略，单独对磷酸铁锂电池b1进行充电；发动机带动发电机，单独对铅酸蓄电池b2进行充电。

技术总结
本发明设有太阳能工地那系统和发电机供电系统，两套供电系统既可以单独工作，也可以配合工作；一方面能够有效的降级设备柴油油耗，降低用户的生产成本，给消费者带来良好的使用体验；另一方面，解决了太阳能受天气气候影响而能量不稳定的因素，三套充电电路分别为太阳能充电回路、发电机充电回路和两个电池间的充电回路，本发明能够实时监测两个电池的状态，供电电源控制器根据两个电池状态、发电机状态选择相应的充电回路对电池充电，使得电池不过充，也不欠压，并且保证两个电池始终有电；供电电源控制器根据不同的判断逻辑选择电池或供电系统为负载供电。

技术研发人员：李俊伟,张亚强,宋家昌,丁欢欢
受保护的技术使用者：中船海为高科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27